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半导体材料—硅烷的新发展


硅烷即硅与氢的化合物,是一系列化合物的总称,包括甲硅烷( SiH4) 、乙硅烷( 

Si2H6) 和一些更高级的硅氢化合物。目前应用最多的是甲硅烷,一般我们把甲硅烷简称

做硅烷。

硅烷作为一种提供硅组分的气体源,可用于制造高纯度多晶硅、单晶硅、微晶硅、非晶

硅、氮化硅、氧化硅、异质硅、各种金属硅化物。 因其高纯度和能实现精细控制,已

成为许多其他硅源无法取代的重要特种气体。硅烷已成为半导体微电子工艺中使用的最

主要的特种气体, 用于各种微电子薄膜制备, 包括单晶膜、微晶、多晶、氧化硅、氮化

硅、金属硅化物等。硅烷的微电子应用还在向纵深发展: 低温外延、选择外延、异质外

延。不仅用于硅器件和硅集成电路,也用于化合物半导体器件(砷化镓、碳化硅等)。在

超晶格量子阱材料制备中也有应用。可以说现代几乎所有先进的集成电路的生产线都需

用到硅烷。硅烷的纯度对器件性能和成品率关系极大,更高级的器件需要更高纯度的硅

烷(包括乙硅烷、丙硅烷)。



我国电子和大规模集成电路行业的芯片进口总额去年高达2300亿美元。其中,一个重要

原因是缺乏高纯度晶体硅材料,而生产高纯晶体硅必须以高纯硅烷为基础。高纯度硅烷

是一种对国家发展至关重要、具有战略意义的新材料。

2010年我国开发硅烷法多晶硅技术,该项目的投产,标志着拥有完全自主知识产权的成

套工业化硅烷生产技术在国内率先取得突破,结束了国外技术垄断和国内产品全部依靠

进口的历史。该项目采用硅烷法实现硅烷的工业化生产,生产过程中原料可全部转化,

没有废物排放,打破了日本镁硅法、美国氯硅法等传统硅烷技术难以大规模生产和成本

高、废物排放多等瓶颈。除了“硅烷法”外,另外还有“西门子”制程和“冶金法”这

两种多晶硅生产方法,尤其是前者,经过改良以后成为现在主力的多晶硅生产方法。



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